浅论喷锚支护施工技术在隧道工程中的应用

邵 峰

(中铁十八局集团有限公司，重庆400000)

隧道施工，作为一项大型的建设工程，不但施工复杂，而且对于施工技术的要求也很高。随着科学技术的发展，高端科技被越来越多地渗入到了隧道施工建设当中，为工程建设提供了更为科学的保证措施。受到地质结构的影响，隧道施工中由于对于土体抗剪能力有限，要使土体在一定的高度下保持直立状态，一般都会采取喷锚支护施工技术进行有效支护。作为一种主动制约机制的支挡结构，其通过分散土体应力而加强了土体的强度和稳定性。下面结合新建铁路兰州至重庆线西秦岭特长隧道施工的案例，对这个隧道工程项目中的喷锚支护施工技术进行分析。

1 工程概况

西秦岭特长隧道地处甘肃省东南部重镇——陇南市境内，位于新建铁路兰渝线中段。本段线路北起武都区外纳乡，向南经月照、洛塘止于武都区枫相乡，线路整体呈西北—东南走向。西秦岭特长隧道段，线路自桔柑站引出，向西南跨白龙江及国道212后上坡穿范家坪隧道，在该隧道出口端利用曲线变线间距并上跨潘家沟至西秦岭特长隧道进口，其后线路以人字坡穿西秦岭隧道至老盘底出口，之后线路足坡而下跨省道206、规划武灌高速及洛塘河并变线间距后穿杨家山隧道引入洛塘河车站。兰渝线西秦岭特长隧道的长度为28.236 km，两端局部引线(DK391+800～DK423+915),正线建筑长度合计双线32.115 km。主要的隧道工程为范家坪隧道(3 152 m)和西秦岭隧道(28 236 m)。

线路走行于秦岭高中山区，山体陡峻，地势总体趋势北陡南缓，沟谷深切多呈“V”字形。高程多在1 000～2 400 m，相对高差约1 300 m。这里属北亚热带湿润向暖温半湿润过渡的季风气候，河谷炎热，山地寒冷。此外，这里还属南北向展布的武都-马边地震带，具有地震活动频率高、复发期短、强度大的特点。

2 喷锚支护施工技术

本标段隧道初期支护主要类型为：拱部系统锚杆采用带排气装置φ25中空注浆锚杆、R32自进式锚杆、φ22砂浆锚杆；喷C25混凝土支护、喷锚网支护、钢架喷锚网支护；钢架分为型钢钢架(I 16、I 20b、I 12.6)和格栅钢架。施工工艺详见图1。

图1 隧道初期支护施工工艺流程

中空注浆锚杆采用锚杆台车施工，锚杆孔灌浆密实，而且所有锚杆都要设置钢垫板。水泥砂浆，初步选定配比为：水泥∶砂∶水=1∶1∶0.45，外加剂添加量为水泥∶早强剂=1∶0.01。钢架按设计预先在洞外加工成型，在洞内用螺栓连接成整体。喷射混凝土前按照规范和标准对开挖断面进行检验，采用湿喷工艺。钢筋网按设计预先在洞外加工成片，洞内焊接形成整体。喷射工作要在锚杆、格栅或者型钢钢架安装完成之后才可以进行。喷射的厚度要符合设计的要求，喷层表面要平整。

2.1 砂浆锚杆施工

隧道锚喷支护设计边墙所采用的都是砂浆锚杆，杆体采用φ22 mm螺纹钢筋，锚杆长度和环向间距按设计要求确定。锚杆杆体在使用之前，要先涂上一层油。砂浆在使用之前要过筛清理。

钻孔：砂浆锚杆要按照设计要求间距和深度布钻施工。成孔后，用高压风吹净孔内岩屑。

注浆：用注浆机将早强水泥砂浆注入锚孔内，再将锚杆插入孔眼内，待砂浆强度达到设计要求后上垫板、紧固螺帽。

注浆时，对于向下的锚杆，注浆管要插入孔底，边注浆边向外拔，注满为止。向上的锚杆，可以采用排气注浆法，将内径4～5 mm，壁厚1～1.5 mm的软塑料排气管沿锚杆全长固定于杆体上，达到长度留在孔外1 m左右；将锚杆缓慢送入孔中至设计位置；将长250～300 mm、外径25 mm左右的薄壁钢管用早强或超早强水泥固定在孔口位置并将孔口堵密；注浆前要确认排气管畅通。

注浆完毕，插入的锚杆所外露的长度要符合钢筋网的要求，而且不可以敲击。

2.2 混凝土支护

喷射混凝土前按照规范和标准对开挖断面进行检验，采用湿喷工艺。

施工工艺详见图2。

图2 湿式喷射混凝土工艺流程

2.2.1 素喷混凝土施工

前期工作：普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂，粒径5～12 mm连续级配碎(卵)石，化验合格的拌合用水。按设计配合比进行拌和，配合比及搅拌的均匀性至少要检查两次。隧道断面如有破损，要及时清理并用高压水冲洗岩面。

喷射混凝土：喷初期支护钢架、钢筋网时，喷头稍加偏斜。先边墙后拱部，分区、分段螺旋形运动，螺旋直径约为20～30 cm。喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。以保证混凝土喷射密实，并找平岩面。混凝土终凝后的1 h左右，冲洗第一层混凝土面，进行第二次喷射混凝土工作。终凝2 h后，湿润养护时间至少14 d。

2.2.2 涌水地段喷射混凝土

虽然要进行勘察隧道水文地质情况，但是隧道涌水还是具有不可预见性，在设计中以计算结果较大的地下径流模数法作为本次设计涌水量，即隧道涌水量分别为：正常涌水量为38 810 m3/d，最大总涌水量预测为稳定涌水量的2.5倍为97 025 m3/d。

在喷射混凝土之前，出现涌水现象，就要采取引水措施。涌水不多，设导管引排水；涌水量很大，设树枝状排水导管；当涌水严重则要设泄水孔。

水泥的配合比以及用量都要有所改变，并由远而近喷射。岩面普遍渗水，先喷砂浆，速凝剂掺量加大，之后按原配合比施工。凹凸不平的局部表面要进行处理。边墙：D/L=1/6；拱部：D/L=1/8(L为相邻两凸面间距离；D为两凸面凹进深度)。

2.3 格栅钢架

钢架按设计洞外加工成型，在洞内用螺栓连接成整体。钢架架设前要预先打设定位系筋。初喷混凝土时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板(或槽钢)位置。初喷混凝土后与定位系筋焊接，钢架间以喷混凝土填平。拱脚两侧设锁脚锚杆，架立时垂直隧道中线，斜度小于2°。当钢架和围岩之间间隙过大时设置混凝土楔形垫块，用喷射混凝土喷填。为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起。沿钢架设置纵向连接筋。钢架架立后尽快喷射混凝土，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷混凝土共同受力。

2.4 钢筋网

钢筋网制作前对钢筋进行校直、除锈及油污等处理。钢筋网按设计要求先在洞外加工成片，洞内焊接形成整体。钢筋网与钢筋网、钢筋网与锚杆、钢筋网与钢架连接筋点焊在一起，使钢筋网在喷射时不晃动。铺设要符合初喷混凝土面的实际起伏状，并与受喷面间隙为3 cm。喷射混凝土保护层厚度不得小于3 cm；喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时，应及时清除。

3 结束语

综上所述，在现代的隧道工程施工当中，采用喷锚支护的施工技术，可以对围岩的自我承受能力提高，并加强整体性和稳定性。对于抑制围岩变形，避免其松动坍塌，都有重要的作用。

[1] 王晋宁.喷锚支护施工技术在隧道工程中的应用探讨[J].科技视野，2013(2)

[2] 林毅.深基坑工程喷锚支护施工技术的应用[J].门窗，2012(9)

[3] 赵汝森.浅谈喷锚网法在隧道基坑支护工程中的应用[J].城市道桥与防洪，2009(6)

[4] 覃树昌.基于工程实例对喷锚支护施工技术的探讨[J].中国新技术新产品，2010(12)